电梯系统需求分析

需求分析

一、性能需求

图1 电梯系统结构图：

1、驱动系统部分

曳引驱动系统作为电梯的核心部分，对电梯的起动、加速、稳速运行和制动减速起着控制作用，其性能直接影响电梯的起动、制动、加减速度、平层精度和乘坐舒适性等指标。对曳引电动机有如下的技术性能要求：

a、电动极为短时重复工作制，应能频繁起动、制动及正反转运行;

b、能适应一定的电源电压波动，有足够启动力矩，能满足轿厢满负荷启动、加速的要求;

c、起动电流小;

d、要有较硬的机械特性，不会因电梯载重的变化而引起电梯运行速度的过大变化;

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e、要有良好的调速性能，尤其在低速时，转矩不能下降太大，避免造成电机步进;

f、应运行平稳、工作可靠、噪声小且维护简单。

2、PLC部分

PLC作为逻辑控制部件，与驱动部分通讯采用的是开关量而不用模拟量。曳引电动机的转速控制是闭环的，其转速的检测由和电动机同轴旋转的光电编码器完成，这样保证了平层的精度以及运行的可靠性。在系统启动时，PLC通过编码器记忆各点的位置，实际使用时PL C根据运行距离，决定运行的速度。

PLC处理的逻辑信号有：

a、楼层计数信号，该信号用来识别电梯所在的楼层位置以及位置的变化情况，是控制电梯运行的重要依据。

b、呼梯、选层信号，用以登记呼梯和选层情况，以便确定电梯的启动和运行。

c、定向信号，它根据电梯当前所在位置以及呼梯、选层情况决定电梯的运行反向。

d、换速信号，用于停车前的换速控制。

e、主控制信号，用来控制电梯的启动、运行和停靠。

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f、其他信号：开、关门控制，楼层显示，呼梯，选层显示，单、双控制，安全条件自动检测，自动平层，消防等各种控制信号。

3、驱动单元部分

基于时光IMS系列通用型伺服控制器，本系统采用电梯专用交流伺服控制器，外形如图1所示。此控制器厚度仅为一块砖的厚度，便于安装，适配功率为11kW，载重1000kG，最大电梯速度2m/s。

①控制器硬件电路原理图

图2硬件电路原理图

②电梯专用伺服控制系统的性能

a、正反向运行灵活，能够频繁起停，且启动停止曲线可调。

b、输入电压范围为380V～440V，允许的波动范围+10%-15%，基本满足一般电源的要求。

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c、从0Hz到基频能够以最大三倍额定转矩的恒转矩输出，保证了电梯刚启动时就有足够的力矩，且在启动后输出电流小。

d、具有多种保护功能：过电流、过电压、功率模块过热、欠电压、过载保护，QMCL语言编程错误保护。

e、内部的电流环保证了在电梯载重不同的情况下电梯运行速度的平稳性。

f、与控制交流同步电动机相比，省去了励磁电源或者永磁装置，结构简单，电机寿命长。

g、具有一个机电式制动器，当主电路断电或控制电路断电时，制动器必须动作。切断制动器电流，至少应由两个独立的电气装置来实现。

h、采用了零速抱闸制动技术，使机械摩擦制动过程减少到极限状态。

i、具有先进的速度图形生成器：根据人体工程学原理，做到运行曲线起停平稳。并能真正做到直接停靠，提高了电梯的使用效率。

③速度运行曲线

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图3速度运行曲线

为了提高乘客乘坐的舒适性，加减速曲线采用S曲线方式，使电机的运行曲线平滑，不但把对转动惯量的瞬时扰动降到最低，还可提高机器运转速度和控制精度，使得各种构件的磨损率显著降低，同时也增加人的舒适性。

二、功能需求（以下只给出前三层）

1.主要控制需求：

（1）电梯运行到召唤位置后，能够自动开/关门，而且也能够手动开/关门。

（2）电梯内指令和外部召唤指令的记忆，消除,并利用多个指示灯显示电梯内指令和外部指令。

（3）方向选择功能电梯接受到指令能够自动判别的运行方向，并发出指令。

（4）电梯轿箱门由一个小功率电机驱动，电机正转，箱门打开；电机反转，箱门关闭；并具有延时开/关门功能，箱门上有红外线检测装置，防止箱门关闭时夹伤乘客。

（5）平层提前减速和启动加速功能

（6）在电梯的行程的起始端安装行程开关，防止电梯运行超程，撞坏建筑物，伤害到乘客

2.详细控制需求

1．系统应具备：有司机、无司机、消防三种工作模式。

2．系统应具备下列几项控制功能:

1）自动响应层楼召唤信号(含上召唤和下召唤)。

2）自动响应轿厢服务指令信号。

3）自动完成轿厢楼层位置的显示(二进制方式)。

4）自动显示电梯运行方向。

5）具有电梯直达功能和反向最远停站功能。

3．系统提供的输入控制信号:

AYS 向上行驶按钮

AYX 向下行驶按钮

YSJ 有/无司机选择开关

1YC 一楼行程开关

2YC 二楼行程开关

3YC 三楼行程开关

A1J 一楼指令按钮

A2J 二楼指令按钮

A3J 三楼指令按钮

AJ 指令专用开关(直驶)

ZXF 置消防开关

A1S 一楼上召唤按钮

A2S 二楼上召唤按钮

A2X 二楼下召唤按钮

A3S 三楼上召唤按钮

A3X 三楼下召唤按钮

4．系统需要输出的开关控制信号：

KM 开门显示

GM 关门显示

MGB 门关闭显示

DCS 上行显示

DCX 下行显示

S 上行继电器(控制电动机正转)

X 下行继电器(控制电动机反转)

YX 运行显示

A LED 七段显示器a 段发光二极管

B LED 七段显示器b 段发光二极管

C LE

D 七段显示器c 段发光二极管

D LED 七段显示器d 段发光二极管

E LED 七段显示器e 段发光二极管

F LED 七段显示器f 段发光二极管

G LED 七段显示器g 段发光二极管

1DJA 一楼指令信号登记显示

2DJA 二楼指令信号登记显示

3DJA 三楼指令信号登记显示

1DAS 一楼上召唤信号登记显示

2DAS 二楼上召唤信号登记显示

2DAX 二楼下召唤信号登记显示

3DAS 三楼上召唤信号登记显示

3DAX 三楼下召唤信号登记显示

三、接口需求

1、I／O点的估算：

系统的输入点有：门厅召唤按钮6个输入点；轿内指令按钮4个点；楼层感应器4个点；门区感应l点；手动开门l点：共计输入点16点。而输出点有：快慢速接触器2点；上下行接触器2点；楼层指示灯4点；门锁1个点；共计输出点9点。总计I／O点数为16／9；

四、可靠性和可用性需求

1、PLC的控制技术